摘要：在建筑施工中，塔吊被广泛用于解决施工过程中垂直方向运输的问题。为确保使用过程中的安全，一般将塔吊通过钢锚脚固定于钢筋混凝土承台上。但这种承台平面尺寸、混凝土用量、用钢量都比较大，且费用高、制造周期长，耗费大量人力、物力。同时，其使用完后需另行拆除，会产生大量的建筑垃圾。为方便施工，设计了一种考虑施工偏差且整体抗倾覆稳定性和构件自身抗扭性较好的变截面箱型装配式钢结构塔吊基础；利用MIDASCivil软件对钢结构塔吊基础进行了整体分析计算，并按照相关规范规定对钢结构塔吊基础的节点、焊缝强度等进行了计算验证，计算结果均能够满足相关规范要求；最后对预制装配式钢结构塔吊基础施工与使用的控制要点进行了阐述。
关键词：塔吊基础；钢结构；预制装配式；施工控制
1钢结构塔吊基础的设计
塔吊基础体系采用钻孔灌注桩基础＋钢格构柱＋钢平台的复合基础形式。钢结构塔吊基础钢平台包含2根420mm×405mm×20mm箱形型钢主梁（Ⅱ形）、2根390mm×405mm×20mm箱形型钢次梁（Ⅱ形）和4根钢系梁（横系梁为焊接工字钢，斜系梁为36#工字钢）。其中2根主梁置于底层与格构柱共通过24个螺栓（塞焊）连接，2根次梁通过24个高强度螺栓固定于主梁之上，4根钢系梁将2根次梁连接成整体。在次梁上塔吊柱脚所在位置放置（焊接）4个厚20mm钢垫板。主梁腹板上开4个洞，以方便放入主次梁间的连接螺栓。钢结构柱支撑体系由4根钢格构柱和偶数根斜撑组成，每根钢格构柱顶端焊接1块盖板，盖板与格构柱之间焊接8块加劲板。其中钢格构柱由4根对称设置的角钢与偶数块缀板构成，然后将格构柱插入钻孔灌注桩中。塔身的荷载通过钢承台传至钢格构柱，进而传递给桩基，由基坑下的土层（持力层）承担。
2钢结构塔吊基础的计算
2.1钢平台整体分析
2.1.1荷载加载
计算选取TC6013A型号塔吊的相关荷载数据。模型中坐标系原点在钢结构承台中心，x轴沿主梁方向，y轴沿次梁方向，z轴沿竖直方向且向上为正。根据结构的对称性，考虑钢结构自重，选取6个荷载工况进行计算。
2.1.2模型设置
模型中材料选择：主次梁材料均选用Q345，横系梁与斜系梁选用Q235。梁截面形式：选择型钢组合中H型＋板的形式，将其中参数tw1设置为0.0001。次梁截面：横系梁采用焊接工字钢，2根斜系梁为36#工字钢。边界条件：主梁与格构柱连接处边界条件选择“一般支承”，约束其x、y、z方向的位移。
2.1.3计算结果
1）格构柱对主梁的作用力计算结果显示，钢格构柱对主梁的最大作用力（整体坐标系）为：Fx=97.4kN；Fy=－59.4kN，Fz=1104.9kN（节点受压），Fz=638.5kN（节点受拉）。2）主梁对次梁的作用力计算结果显示，主梁对次梁的最大作用力（整体坐标系）为：Fx=89.3kN，Fy=－101.8kN（节点受压），Fy=101.8kN（节点受拉），Fz=1067kN。3）从钢结构承台梁应力云图中可看出，最大应力小于材料允许应力，满足相关规范要求。
2.22.2钢结构塔吊基础节点计算
2.2.1主次梁及主梁螺栓连接
根据MIDASCivil软件分析结果，节点处螺栓承受拉力和剪力的作用，其中最大拉力Tmax=1067kN，两向剪力分别为Fx=89.3kN；Fy=101.8kN，总剪力V=135.42kN。螺栓采用8.8级B级普通螺栓6φ30mm，根据GB50017—2017《钢结构设计规范》3.4.1-4及7.2.1条规定，单个螺栓抗剪承载力Nvb=226.2kN；抗拉承载力Ntb=226.2kN；Tmax/Ntb=4.76＜6，螺栓数量满足要求。同时，按照规范计算螺栓受力满足规范要求。
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2.2.2钢格构柱顶盖板、加劲板
根据MIDASCivil软件分析结果，立柱顶盖板处承受拉力和剪力的作用，其中拉力638.5kN，总剪力为114.08kN。盖板与加劲板、加劲板与立柱间均采用角焊缝满焊，焊缝厚度为8mm。假设水平力均由加劲板水平焊缝承担。依据GB50017—2017《钢结构设计规范》7.1.3条及8.2.7条验算焊缝承载力，水平焊缝与竖向焊缝的承载力均符合要求。
2.3桩基与钢格构柱计算
按照塔吊应用工程的区域土质条件，桩基采用φ850mm的钻孔灌注桩，桩长45m。采用MIDASCivil软件分析结果，立柱桩顶的最大作用力为：水平剪力Fx=97.4kN，Fy=－59.4kN，垂直力Fz=1104.9kN（节点受压），Fz=638.5kN（节点受拉）。经验算，钻孔灌注桩的竖向承载力与抗拔力均能满足规范要求。另外，对钢格构柱的承载力及稳定性进行计算验证，同样满足规范要求。
3钢结构塔吊基础的施工与使用
3.1工艺流程
3.1.1钢结构塔吊基础施工流程
测量放线、定桩位→钻孔灌注桩加钢格构柱→浇筑混凝土→开挖承台土→安装塔吊钢承台→塔吊安装→随土方开挖，格构柱设置剪刀撑加固3.1.2桩基施工流程钻架定位→钻孔→清孔→安放钢筋笼→固定安放格构柱→灌注混凝土→钻机移位3.2施工要求钢结构塔吊基础对桩基础和钢格构柱的垂直度有较高要求。
3.2.1垂直度控制
桩基垂直度要求为1/300，钢格构柱垂直度要求为1/500，中心偏差不大于10mm。3.2.2水平平整度控制格构柱顶面水平度误差不得超过0.5%，钢平台平整度要求需满足其上塔吊的安装精度要求。在安装钢平台和塔吊前需对格构柱顶面与钢平台的平整度进行复测。钢格构柱安装完成后再安放柱头盖板与加劲板。这样在桩基或者钢格构柱施工垂直度未满足要求时，可以调整柱头盖板的大小与位置，以满足钢平台的安装要求。
3.2.3焊缝检测
焊缝质量是影响钢结构塔吊基础整体质量的重要因素。在工厂制作钢结构塔吊基础的过程中，应按照相关规范或设计要求对不同等级焊缝进行检测。现场施焊焊缝应进行100%无损检测。凡是检测不合格的焊缝必须敲掉重新焊接后再次进行检测，检测合格方可验收使用。
3.3使用维护要求
在钢结构塔吊基础的后续使用过程中，要安排专人对其进行巡检。重点查看螺栓、焊缝以及型钢梁的情况，如发现螺栓松动，应立即停止使用并马上联系安装单位对螺栓施拧紧固；如焊缝出现问题，应立即停止使用并对其进行无损检测，采取补救措施，验收合格后方可继续使用；如型钢梁发生超过限值的变形，应立即停止使用，进行检测加固，完成并验收合格后方可继续使用。另外，应为钢结构塔吊基础搭建专门的检修平台，以方便日常巡检与维护。
4结语
对提出的预制装配式钢结构塔吊基础的设计进行了简要的说明，并用TC6013A型号塔吊的相关数据对钢结构塔吊基础进行了计算验证，较为详细地阐述了计算过程，最后对施工与使用过程中几个重要的控制点进行了总结，以期为类似工程提供参考。
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[5]宫长义.高桩承台塔吊基础施工技术[J].建筑施工，2007.
论文作者:张亚军,朱宗臣
论文发表刊物:《基层建设》2019年第13期
论文发表时间:2019/7/22
标签：塔吊论文; 钢结构论文; 基础论文; 螺栓论文; 节点论文; 盖板论文; 剪力论文; 《基层建设》2019年第13期论文;